一种风机联轴器复合膜片组及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种联轴器的膜片组，具体地说，是一种适用于风力发电机联轴 器的多层复合膜片组及其制备制备方法。
【背景技术】
[0002] 风电机组高速轴专用柔性联轴器应用于陆上、海上高空机舱内（离地面或海面约 75m处），用于联接风电齿轮箱高速轴与发电机主轴，以传递运动和扭矩，补偿用于制备误 差、安装误差、承载后的变形以及温度的变化等引起轴向、径向和角向偏移，使得联轴器所 联接的两轴线产生不同程度的相对位移，如果相对位移严重，将在输入轴、输出轴、轴承以 及联轴器上引起附加载荷，甚至出现剧烈振动。而联轴器的振动会成为整个风机的主振源， 一旦振动过大，可能会出现中间管轴断裂飞出的事故。
[0003] 目前常用的膜片联轴器主要由膜片组、法兰盘、两端轴、中间管轴和连接螺栓组 成，其中，膜片组大多通过一组或几组弹性不锈钢片组合来传递扭矩，输入输出轴之间的相 对位移由膜片材料吸收。现有的膜片组常用的结构为设有连接孔的圆环式、多边式以及束 腰式。由于在扭矩和离心力的作用下，膜片的连接孔中部位置存在应力集中现象，而拉力和 角位移引起的交变应力是膜片疲劳损耗的主要原因，从力的分析可知，有轴向和角向位移 引起的最大应力都在膜片与垫片接触的边缘部位，也就是两端连接孔较易发生拉伸断裂和 膜片受压失稳弯曲变形。究其原因，单独的子膜片无法将应力得到有效的分散，在追求补偿 能力的同时忽视了膜片的承载能力，或是膜片在追求承载能力的同时忽视了膜片的补偿能 力，现有的子膜片由于结构和材料的限制难以兼顾其补偿能力和承载能力。
[0004] 在材料方面，现阶段使用的膜片大致可分为：1、冷乳不锈钢片或铝膜片，叠成一组 或多组，通过连接螺栓将其连接在主动轴和从动轴之间，虽然强度高，但韧性欠佳，且金属 膜片受环境温度、湿度以及汽蚀的影响，在工作状态下慢慢发生变化，性能下降，在交变载 荷作用下发生疲劳断裂；2、橡胶材料，如用丁腈橡胶制成的膜片具有较好的耐腐蚀性以及 耐候性，但是现有丁腈橡胶制成的膜片极易在压力变化大、往复振动的环境下老化、疲劳而 断裂，而且以纯橡胶材料制成的膜片难以满足耐温、耐压以及耐疲劳的综合要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的在于提供一种风机联轴器复合膜片组及其制备方法，其通过多 层薄型的钛合金膜片和复合橡胶膜片组成，从而满足在角向轴向位移要求下，承受交变载 荷。
[0006] 为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种风机联轴器复合膜片组，所述复 合膜片组包括至少一组钛合金膜片组以及至少两个复合橡胶膜片，所述复合橡胶膜片间隔 地叠集于所述钛合金膜片组两侧，其中，各个所述钛合金膜片组包括多个钛合金子膜片，所 述钛合金子膜片含有以下质量百分比的组分：铝1. 5~2. 6% ;铁0. 8~1. 4% ;硅0. 2~ 0· 32% ;钒 0· 3 ~0· 45% ;碳 0· 01 ~0· 06% ;铜 0· 4 ~0· 6% ;锡 0· 3 ~0· 5% ;钪 0· 05 ~ 0. 12% ;钼0. 05~0. 12% ;钴0. 03~0. 16% ;氮小于0. 01% ;以及余量为钛和不可避免的 杂质元素。
[0007] 根据本发明的一实施例，所述复合橡胶膜片组成原料的重量份为：60~80份环氧 化反式-1，4-聚异戊二烯（ETPI) ;4~6份聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT) ;4~8份热塑性 聚酯弹性体（TPEE) ;2~10份乙烯基硅烷；0. 5~1份纳米氧化锌；1~2份碳酸钙晶须； 1~1. 5份纳米二氧化娃；2~6份硫化剂；1~3份硫化促进剂；以及1~2份防老剂。
[0008] 根据本发明的一实施例，各个所述钛合金子膜片的厚度为0. 2~0. 3mm。
[0009] 根据本发明的一实施例，各个所述复合橡胶膜片的厚度为0. 4~0. 5mm。
[0010] 根据本发明的一实施例，所述风机联轴器复合膜片组由3组钛合金膜片组和4个 复合橡胶膜片组成，其中，所述钛合金膜片组间隔地设置于所述复合膜片组的内层。
[0011] 根据本发明的一实施例，各个所述钛合金膜片组含有4个所述钛合金子膜片。
[0012] 根据本发明的一实施例，所述硫化剂选取的是硫磺、过氧化苯甲酰、二硫化四甲基 秋兰姆以及N，N，-间苯撑双马来酰亚胺中的一种或两种。
[0013] -种风机联轴器复合膜片组的制备方法，其包括步骤：
[0014] SlOO提供多组钛合金膜片组，其中，所述钛合金膜片组含有以下质量百分比的组 分：铝 1. 5 ~2. 6%;铁 0· 8 ~L 4%;硅 0· 2 ~0· 32%;钒 0· 3 ~0· 45%;碳 0· 01 ~0· 06%; 铜 0· 4 ~0· 6% ;锡 0· 3 ~0· 5% ;钪 0· 05 ~0· 12% ;钼 0· 05 ~0· 12% ;钴 0· 03 ~0· 16% ; 氮小于0.01% ;以及余量为钛和不可避免的杂质元素；
[0015] S200提供多个复合橡胶膜片，其中，所述复合橡胶膜片组成原料的重量份为： 60~80份环氧化反式-1，4-聚异戊二烯；4~6份聚对苯二甲酸丙二醇酯；4~8份热塑性 聚酯弹性体；2~10份乙烯基硅烷；0. 5~1份纳米氧化锌；1~2份碳酸钙晶须；1~1. 5 份纳米二氧化娃；2~6份硫化剂；1~3份硫化促进剂；以及1~2份防老剂；以及
[0016] S300将所述橡胶膜片间隔地叠集于所述钛合金膜片组两侧。
[0017] 根据本发明的一实施例，在所述步骤SlOO中，所述钛合金膜片组的制备方法，包 括步骤：
[0018] SllO将相应质量份的所述钛合金膜片组的组分通过真空电弧熔炼法制成钛合 金；
[0019] S120将所述钛合金板材加热到1000~1050°C进行热锻，通过在KKKTC下热乳直 至板材厚度为2. 5_，得到热乳板；
[0020] S130将所述热乳板通过退货处理后酸洗，得到板厚2mm的热乳退火材，其中，退火 处理的温度为840 °C，处理5~8分钟；
[0021 ] S140冷乳至板材I. 5mm，在850 °C退火处理后酸洗，再热乳直至板材厚度为 0. 8mm ；
[0022] S150对所述热乳板退火处理后进行喷丸处理，酸洗，得到板厚0. 6mm的热乳退火 板，其中，退火处理的温度为840°C，处理5~8分钟；以及
[0023] S160将所述热乳退火板冷乳至板材厚度为0. 2~0. 3mm，冲床切片得到钛合金子 膜片，通过将多个所述钛合金子膜片成组叠集，形成所述钛合金膜片组。
[0024] 根据本发明的一实施例，在所述步骤S200中，所述复合橡胶膜片的制备方法，包 括步骤：
[0025] S210将相应重量份的纳米氧化锌、纳米二氧化硅、钛酸钙晶须、乙烯基硅烷在高速 混合机中混合lOmin，得混合物料A ;
[0026] S220将相应重量份的环氧化反式-1，4-聚异戊二烯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、热 塑性聚酯弹性体加入捏合机中搅拌混炼20~40min，将所述混合物料A加入其中，升温至 150°C继续混炼40~60min，真空至0.1 MPa，保持150°C继续混炼60min，排料，在滤胶机中 滤胶得到基材混炼胶；
[0027] S230将所述基材混炼胶投入开炼机中，再加入相应重量份的硫化剂、硫化促进剂 以及防老剂，混合均匀得到所述复合橡胶膜片的胶料；以及
[0028] S240将所述复合橡胶膜片的胶料浇注成型，浇注温度为150~200°C，浇注压力 35 ~40MPa。
[0029] 相比于现有技术，本发明的有益效果为：通过钛合金膜片组和非金属的复合橡胶 膜片组的叠集配合作用，得以使所述复合膜片组兼顾联轴器膜片组的承载能力和补偿能 力；由于采用金属膜片和非金属的复合橡胶膜片的制备方法，所述钛合金膜片组与所述复 合橡胶膜片易制备，成本低，且膜片的综合性能高，尤其是抗环境腐蚀能力强，大大提高所 述风机联轴器复合膜片组的综合性能，如吸震性、抗蚀性以及耐磨性，从而延长所述复合膜 片组的使用寿命。
【附图说明】
[0030] 图1是根据本发明的一个优选实施例的风机联轴器复合膜片组